Sidabro nanodalelės drabužiuose išplaunamos ir gali kelti grėsmę žmonių sveikatai ir aplinkai

Saulius Petreikis' World Orchestra - Lithuanian Folk Song Sidabro Lakiutė (Liepa 2019).

Anonim

Žmonės jau seniai žinojo, kad sidabras nužudo arba stabdo daugelio mikroorganizmų augimą. Pasakyta, kad Hipokratas, medicinos tėvas, naudojo sidabro preparatus, skirtus opos ir gijimo žaizdoms gydyti. Iki antibiotikų įvedimo 1940-aisiais koloidinis sidabras (mažos dalelės, suspenduotos skystyje) buvo pagrindas nudegimų, infekuotų žaizdų ir opų gydymui. Sidabras šiandien vis dar naudojamas žaizdų tvarsliavimuose, kremuose ir medicinos prietaisų dangoje.

Nuo dešimtojo dešimtmečio gamintojai daugybei vartojimo produktų papildė sidabro nanodaleles, kad pagerintų jų antibakterines ir anti-kvapo savybes. Pavyzdžiui, drabužiai, rankšluosčiai, apatiniai drabužiai, kojinės, dantų pasta ir minkšti žaislai. Nano dalelės yra labai mažos dalelės, svyruojančios nuo 1 iki 100 nanometrų skersmens - pernelyg mažos, kad pamatytumėte net ir mikroskopu. Remiantis plačiai paminėta duomenų baze, apie ketvirtadalį Jungtinėse Amerikos Valstijose parduodamų nanomedžiagų vartotojų produktų yra nanovamzdeliai.

Keli tyrimai parodė, kad nanosilverai išplaunami iš tekstilės, kai jie yra plaunami. Moksliniai tyrimai taip pat rodo, kad nanodalys gali būti toksiškos žmonėms ir vandens bei jūros organizmams. Nors tai plačiai naudojama, mažai suprantama jo likimas ar ilgalaikis toksinis poveikis aplinkai.

Mes sukūrėme būdus, kaip paversti šią potencialią ekologinę krizę į galimybę atgaivinti grynąsias sidabro nanodaleles, kurios turi daugybę pramoninių pritaikymų, iš skalbinių nuotekų. Neseniai paskelbtame tyrime apibūdinome sidabro atkūrimo techniką ir aptarti pagrindinius techninius iššūkius. Mūsų požiūris sprendžia šią problemą šaltinyje - šiuo atveju - atskirų skalbimo mašinų. Manome, kad ši strategija turi didelį pažadą naujai nustatytoms teršalams pašalinti iš nuotekų.

Tekstilės sidabrinė lode

Per pastarąjį dešimtmetį nanodalelių vartojimas vartojimo produktuose nuolat augo. Sidabro pagrindo tekstilės gaminių rinkos dalis padidėjo nuo 9 proc. 2004 m. Iki 25 proc. 2011 m.

Keletas tyrėjų išmatavo sidabro kiekį tekstilės gaminiuose ir nustatė, kad svoris yra nuo 0, 009 iki 21, 600 miligramų sidabro už kilogramą tekstilės. Tyrimai rodo, kad plovimo tirpale išplautas sidabro kiekis priklauso nuo daugelio veiksnių, tarp jų tarp ploviklio ir kitų cheminių medžiagų sąveikos ir sidabro pritvirtinimo prie tekstilės.

Žmonėms poveikis sidabru gali pakenkti kepenų ląstelėms, odai ir plaučiams. Ilgalaikis poveikis ar didelės dozės poveikis gali sukelti būklę, vadinamą Argyrija, kuriai nukentėjusioji oda tampa nuolat mėlyna-pilka.

Sidabras yra toksiškas daugeliui mikroorganizmų ir vandens organizmų, įskaitant zebras, vaivorykštines upėtakis ir zooplanktonas.

Kai sidabras nuleidžiamas į kanalizaciją ir patenka į nuotekų valymo įrenginius, tai gali pakenkti bakterijų apdorojimo procesams, todėl jie yra mažiau veiksmingi ir netinkama apdorojimo įranga. Daugiau nei 90 proc. Sidabro nanodalelių, išleidžiamų į nuotekas, pasibaigia nuotekų valymo pabaigoje paliekant daugybę maistinių medžiagų, kurios dažnai naudojamos žemės kaip žemės ūkio trąšos.

Tai kelia kelias rizikas. Jei augalai iš dirvožemio pasiima sidabro, jie gali jį sutelkti ir įdėti į maisto grandinę. Jis taip pat gali išsilieti į požeminį vandenį arba praplauti į upes per lietaus lietus arba eroziją.

Skalbimo vandens valymas šaltinyje

Mūsų tyrimai rodo, kad efektyviausias būdas pašalinti sidabrą iš nuotekų yra jo apdorojimas skalbyklėje. Tuo metu sidabro koncentracijos yra palyginti didelės, o iš pradžių sidabras išgaunamas iš apdorotų drabužių chemine forma, kurią galima išgauti.

Kai skalbinių plovimo vanduo perduodamas į nuotekų valymo įrenginius ir sumaišomas su kanalizacija ir vandeniu iš kitų šaltinių, sidabro koncentracija žymiai sumažėja ir gali būti paverčiama įvairiomis cheminėmis formomis.

Šiek tiek chemija yra naudinga. Mūsų išgavimo metodas naudoja plačiai naudojamą chemijos procesą, vadinamą jonų mainais. Jonai yra atomai ar molekulės, turinčios elektros krūvį. Jono keitimu sumaišoma kieta medžiaga ir skystis, keičiami jonai vienas su kitu.

Pavyzdžiui, buitiniai muilai nėra gerai išpilstomi "kietajame" vandenyje, kuriame yra daug jonų, tokių kaip magnis ir kalcis. Daugelis namų vandens filtrai naudoja jonų mainus, kad "minkštintų" vandenį, pakeisti šias medžiagas kitais jonais, kurie jų savybes neturi įtakos.

Kad šis procesas veiktų, jonai, kurie perjungia vietas, turi būti tiek teigiami, tiek neigiami. Nanosilver iš pradžių išleidžiamas iš tekstilės kaip sidabro jonas, kuris yra katijonas - teigiamo krūvio jonas (taigi jo cheminio simbolio pliuso ženklas Ag +).

Net esant šaltiniui, sidabro pašalinimas iš plovimo yra sudėtingas. Sidabro koncentracija plovimo tirpale yra palyginti maža, lyginant su kitais katijonais, tokiais kaip kalcis, kuris gali trukdyti pašalinimo procesui. Cheminė valymo priemonė dar labiau apsunkina vaizdą, nes kai kurie ploviklio komponentai gali sąveikauti su sidabru.

Norint susigrąžinti sidabro be kitų cheminių medžiagų, panaudojimo procese turi būti naudojamos cheminės medžiagos, turinčios sidabro savybes. Ankstesniame tyrime apibūdinome galimą sprendimą: Naudojame jonų mainų medžiagas, įterptas su sieros pagrindu pagamintomis cheminėmis medžiagomis, kurios labiausiai jungiasi su sidabru.

Mūsų naujame tyrime praėję praplovimo vandenį per jonų mainų dervos kolonėlę ir analizavome, kaip kiekvienas pagrindinis ploviklio ingredientas sąveikavo su sidabru vandenyje ir paveikė dervos sugebėjimą pašalinti sidabrą iš vandens. Manydami proceso sąlygas, tokias kaip pH, temperatūra ir neorganinių katijonų koncentracija, galėjome nustatyti sąlygas, kurios maksimaliai padidina sidabro susidarymą.

Mes nustatėme, kad pH ir kalcio jonų (Ca2 +) lygis yra kritiniai veiksniai. Didesnis kiekis vandenilio arba kalcio jonų jungiasi su detergentais ir neleidžia jiems sąveikauti su sidabro jonais, todėl jonų mainų derva gali pašalinti sidabro iš tirpalo. Mes taip pat nustatėme, kad kai kurie ploviklių ingredientai, ypač balinimo ir vandens minkštikliai, padėjo jonų mainų dervą veikti mažiau efektyviai. Atsižvelgdami į šias sąlygas, išplaukimo vandenyje atsigavo nuo 20 iki 99 procentų sidabro.

Mūsų išvados gali paskatinti mokslinius tyrimus alternatyvių ploviklių formų, kurie pagerina sidabro atsigavimą. Jie taip pat rodo, kad jonų mainų technologija gali atkurti sidabro sidabrą iš plovimo vandens, kuriame yra daug ploviklio.

Nuotekų valymo ateitis

Šiandien nuotekos yra surenkamos iš įvairių šaltinių, tokių kaip namai ir įmonės, ir perduodamos dideliais atstumais į centralizuotus nuotekų valymo įrenginius. Tačiau vis daugiau įrodymų rodo, kad šie įrenginiai yra nepakankamai tinkami, kad iš naujo nustačiusius teršalus būtų galima pašalinti iš aplinkos, nes jie naudoja vieną bendrą gydymo schemą daugeliui skirtingų atliekų srautų.

Mes manome, kad ateityje yra decentralizuotos sistemos, kurios gali apdoroti skirtingų tipų nuotekas specialiomis technologijomis, specialiai sukurtais medžiagoms, kurias jos turi. Jei skalbinių plovimo vandenyse yra kitų teršalų nei restoranų nuotekos, kodėl jie taip pat traktuojami?

Mūsų požiūris yra efektyvesnis ir efektyvesnis būdas spręsti naujas aplinkosaugos problemas - galbūt taip paprasta, kaip įdiegti specializuotą vandens valymo kasetę savo skalbimo mašinoje.

menu
menu